Question

【題目】小紅在實驗室做“測量小燈泡電功率”實驗中，如圖甲所示，電源電壓恒為4.5V，小燈泡標有“2.5V”字樣，電流表、電壓表、滑動變阻器（20Ω 3A）、開關各一個，導線若干．

（1）如圖所示，小紅所接的實驗電路存在連接錯誤，但只需改動一根導線，即可使電路連接正確，請你在應改動的導線上打“×”，并用筆畫線代替導線畫出正確的接法．
（2）正確連接導線過后，閉合開關，燈泡立即發出明亮耀眼的光并很快熄滅，小紅的操作不當之處是： ， 燈泡熄滅的同時，可觀察到電壓表示數（選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（3）小紅更換燈泡后，逐漸移動滑片，看到電壓表示數如圖乙，其讀數是V，為使燈泡正常發光，應向（填“左”或“右”）端移動滑片P，圖丙為燈泡的U﹣I圖象，可知燈泡的額定功率是W．
（4）小軍看到實驗桌上有一個U額=3.8V的小燈泡，他想挑戰只用一只電流表測量該小燈泡的額定功率．小軍又找來一個已知阻值的定值電阻R0和兩個開關S1 ， S2 ， 設計了如圖丁所示的電路圖，請補全小軍的實驗步驟．
①只閉合開關S和 ， 調節滑動變阻器的滑片，使電流表的示數為；
②只閉合開關S和 ， ， 讀出此時電流表的示數為I；
③則小燈泡的額定功率的表達式為：P額=（用字母表示）．

Answer 1

【答案】
（1）解:如圖所示:

（2）變阻器接入電路中的電阻不是最大；變大
（3）2.2；右；0.5
（4）S2；；S1；滑動變阻器的滑片位置不變；U×（I﹣ ）
【解析】解：（1）原電路中，電壓表測電源電壓，是錯誤的；電壓表應測燈的電壓，應將連接電壓表“3”接線柱與變阻器右下接線柱的連線去掉，將電壓表“3”接線柱與燈的右接線柱連接起來，如下所示：
;
（2）閉合開關，燈泡立即發出明亮耀眼的光，說明電路中電流過大，將燈燒壞，則應是變阻器接入電路中的電阻不是最大；燈泡熄滅后燈泡處于開路，則電壓表串聯在電路中，則電壓表示數為電源電壓，所以觀察到的電壓表示數會變大；
（3）由圖乙所示電壓表可知，其量程為0～3V，分度值為0.1V，所以示數為2.2V，小于燈泡額定電壓2.5V，為使燈泡正常發光，應增大電路中電流，減小電路中電阻，所以應把滑片向右端移動；由圖象可知，燈泡額定電壓2.5V對應的電流為0.2A，燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）①首先只閉合S和S2 ， 定值電阻R0與燈泡并聯后與變阻器串聯，此時電流表測量通過定值電阻R0的電流；
當燈泡正常發光時，由于并聯電路各支路兩端電壓相等，則定值電阻兩端電壓也為U；
所以，此時通過定值電阻R0的電流為I0= ，即當電流表示數為 時，燈泡一定正常發光；
②只閉合S和S1 ， 電路仍然是定值電阻與燈泡并聯后與變阻器串聯，此時電流表測量干路電流；滑動變阻器的滑片位置不變，燈泡仍正常發光，通過定值電阻的電流不變；
所以，燈泡的額定電流：I額=I﹣I0=I﹣ ；
則燈泡的額定功率：P額=U額I額=U×（I﹣ ）.
所以答案是：（1）見上圖；（2）變阻器接入電路中的電阻不是最大；變大；（3）2.2；右；0.5；（4）①S2；；②S2；滑動變阻器的滑片位置不變；③.
【考點精析】本題主要考查了探究用電器的電功率實驗的相關知識點，需要掌握測量小燈泡功率的實驗中滑動變阻器的作用：（1）保護電路（2）改變燈泡兩端的電壓，進行多次測量才能正確解答此題．